IL-17 Receptor Signaling Is Required to Control Polymicrobial Sepsis

Sepsis is a systemic inflammatory response resulting from the inability of the host to contain the infection locally. Previously, we demonstrated that during severe sepsis there is a marked failure of neutrophil migration to the infection site, which contributes to dissemination of infection, resulting in high mortality. IL-17 plays an important role in neutrophil recruitment. Herein, we investigated the role of IL-17R signaling in polymicrobial sepsis induced by cecal ligation and puncture (CLP). It was observed that IL-17R-deficient mice, subjected to CLP-induced non-severe sepsis, show reduced neutrophil recruitment into the peritoneal cavity, spread of infection, and increased systemic inflammatory response as compared with C57BL/6 littermates. As a consequence, the mice showed an increased mortality rate. The ability of IL-17 to induce neutrophil migration was demonstrated in vivo and in vitro. Beside its role in neutrophil recruitment to the infection focus, IL-17 enhanced the microbicidal activity of the migrating neutrophils by a mechanism dependent on NO. Therefore, IL-17 plays a critical role in host protection during polymicrobial sepsis. The Journal of Immunology, 2009, 182: 7846-7854.

Evidence of the presence of T helper type 17 cells in chronic lesions of human periodontal disease

Periodontal disease is a chronic inflammation of the attachment structures of the teeth, triggered by potentially hazardous microorganisms and the consequent immune-inflammatory responses. In humans, the T helper type 17 (Th17) lineage, characterized by interleukin-17 (IL-17) production, develops under transforming growth factor-beta (TGF-beta), IL-1 beta, and IL-6 signaling, while its pool is maintained by IL-23. Although this subset of cells has been implicated in various autoimmune, inflammatory, and bone-destructive conditions, the exact role of T lymphocytes in chronic periodontitis is still controversial. Therefore, in this study we investigated the presence of Th17 cells in human periodontal disease. Gingival and alveolar bone samples from healthy patients and patients with chronic periodontitis were collected and used for the subsequent assays. The messenger RNA expression for the cytokines IL-17, TGF-beta, IL-1 beta, IL-6, and IL-23 in gingiva or IL-17 and receptor activator for nuclear factor-kappa B ligand in alveolar bone was evaluated by real-time polymerase chain reaction. The production of IL-17, TGF-beta, IL-1 beta, IL-6, and IL-23 proteins was evaluated by immunohistochemistry and the presence of Th17 cells in the inflamed gingiva was confirmed by immunofluorescence confocal microscopy for CD4 and IL-17 colocalization. Our data demonstrated elevated levels of IL-17, TGF-beta, IL-1 beta, IL-6, and IL-23 messenger RNA and protein in diseased tissues as well as the presence of Th17 cells in gingiva from patients with periodontitis. Moreover, IL-17 and the bone resorption factor RANKL were abundantly expressed in the alveolar bone of diseased patients, in contrast to low detection in controls. These results provided strong evidence for the presence of Th17 cells in the sites of chronic inflammation in human periodontal disease.

TLR5 signaling stimulates the innate production of IL-17 and IL-22 by CD3(neg)CD127+ immune cells in spleen and mucosa.

In adaptive immunity, Th17 lymphocytes produce the IL-17 and IL-22 cytokines that stimulate mucosal antimicrobial defenses and tissue repair. In this study, we observed that the TLR5 agonist flagellin induced swift and transient transcription of genes encoding IL-17 and IL-22 in lymphoid, gut, and lung tissues. This innate response also temporarily enhanced the expression of genes associated with the antimicrobial Th17 signature. The source of the Th17-related cytokines was identified as novel populations of CD3(neg)CD127(+) immune cells among which CD4-expressing cells resembling lymphoid tissue inducer cells. We also demonstrated that dendritic cells are essential for expression of Th17-related cytokines and so for stimulation of innate cells. These data define that TLR-induced activation of CD3(neg)CD127(+) cells and production of Th17-related cytokines may be crucial for the early defenses against pathogen invasion of host tissues.

TH17 cells promote microbial killing and innate immune sensing of DNA via interleukin 26.

Interleukin 17-producing helper T cells (TH17 cells) have a major role in protection against infections and in mediating autoimmune diseases, yet the mechanisms involved are incompletely understood. We found that interleukin 26 (IL-26), a human TH17 cell-derived cytokine, is a cationic amphipathic protein that kills extracellular bacteria via membrane-pore formation. Furthermore, TH17 cell-derived IL-26 formed complexes with bacterial DNA and self-DNA released by dying bacteria and host cells. The resulting IL-26-DNA complexes triggered the production of type I interferon by plasmacytoid dendritic cells via activation of Toll-like receptor 9, but independently of the IL-26 receptor. These findings provide insights into the potent antimicrobial and proinflammatory function of TH17 cells by showing that IL-26 is a natural human antimicrobial that promotes immune sensing of bacterial and host cell death.

Nitric oxide sustains IL-1β expression in human dendritic cells enhancing their capacity to induce IL-17-producing T-cells.

The role played by lung dendritic cells (DCs) which are influenced by external antigens and by their redox state in controlling inflammation is unclear. We studied the role played by nitric oxide (NO) in DC maturation and function. Human DCs were stimulated with a long-acting NO donor, DPTA NONOate, prior to exposure to lipopolysaccharide (LPS). Dose-and time-dependent experiments were performed with DCs with the aim of measuring the release and gene expression of inflammatory cytokines capable of modifying T-cell differentiation, towardsTh1, Th2 and Th17 cells. NO changed the pattern of cytokine release by LPS-matured DCs, dependent on the concentration of NO, as well as on the timing of its addition to the cells during maturation. Addition of NO before LPS-induced maturation strongly inhibited the release of IL-12, while increasing the expression and release of IL-23, IL-1β and IL-6, which are all involved in Th17 polarization. Indeed, DCs treated with NO efficiently induced the release of IL-17 by T-cells through IL-1β. Our work highlights the important role that NO may play in sustaining inflammation during an infection through the preferential differentiation of the Th17 lineage.

Rôle de la molécule CD47 sur le lymphocyte T dans la régulation de la réponse immunitaire

L’importance respective des lymphocytes T régulateurs naturels générés dans le thymus ou induits en périphérie dans la régulation immunitaire et la résolution de l’inflammation est désormais bien établie. Nous avons contribué à mettre en évidence une nouvelle voie d’induction de lymphocytes T régulateurs périphériques à partir de cellules T humaines CD4+CD25- naïves et mémoires. Nous avons montré que l’engagement de la molécule ubiquitaire transmembranaire CD47 sur la cellule T par un anticorps monoclonal ou par le peptide 4N1K (peptide dérivé du domaine carboxy-terminal de la thrombospondine-1 et spécifique du site de liaison à CD47) induisait des lymphocytes T CD4+ régulateurs exerçant une fonction suppressive sur les lymphocytes T effecteurs. Les propriétés suppressives induites par la thrombospondine-1 confortent les fonctions anti-inflammatoires de cette protéine de la matrice extracellulaire. L’inhibition exercée par les lymphocytes T régulateurs induits dépend du contact intercellulaire entre les cellules T régulatrices et leurs cibles, et est indépendante du TGF-. Nos résultats démontrent également le rôle de CD47 sur le lymphocyte T CD4+ dans la réponse immunitaire spécifique de l’antigène in vivo. En effet, les souris BALB/c déficientes pour CD47 présentent un biais de la sécrétion d’anticorps et de cytokines de type Th1, alors que les souris BALB/c sont décrites comme exprimant un profil de production de cytokines de type Th2. Nos travaux mettent en évidence le rôle de CD47 dans l’inhibition du développement d’une réponse cellulaire et humorale de type Th1 in vivo, confirmant de précédentes études in vitro réalisées avec des cellules T CD4+ humaines. Nous présentons également le rôle inhibiteur de l’engagement de CD28 in vitro sur la différenciation en cellules Th17 des lymphocytes T CD4+ naïfs isolés de souris BALB/c. Le mécanisme proposé est dépendant de la production de l’IL-2 et de l’IFN- et indépendant de la présence de lymphocytes T régulateurs. Notre étude du rôle de deux molécules transmembranaires CD47 et CD28 exprimées sur la cellule T CD4+, contribue à une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans la tolérance immunologique, la résolution de l’inflammation et la différenciation des cellules T "helper" CD4+.

L’effet de l'interleukine-17 sur la survie et la glucocorticorésistance du neutrophile équin

Les glucocorticoïdes sont les médicaments les plus efficaces pour le contrôle de l'obstruction respiratoire chez les chevaux atteints du souffle, et de l'asthme humain. Toutefois, les neutrophiles persistent dans les voies respiratoires suite à ce traitement. Nous avons précédemment rapporté que les neutrophiles sanguins humains et équins sont sensibles à l'action des glucocorticoïdes. Comme elle contribue à l'insensibilité des cellules épithéliales pulmonaires humaines aux glucocorticoïdes, nous avons émis l'hypothèse que l'IL-17 a un effet similaire sur les neutrophiles et qu’elle contribue à leur persistance dans les voies respiratoires asthmatiques. Objectifs : Évaluer 1. L’expression des deux sous-unités du récepteur de l’IL-17 (l'IL-17RA/IL-17RC) chez les neutrophiles équins hautement purifiés. 2. Si l'IL-17 active directement les neutrophiles et si cette réponse est sensible à l'action des glucocorticoïdes. 3. L'effet de l'IL-17 sur la viabilité et l'apoptose des neutrophiles. Résultats: 1. Les neutrophiles expriment l’IL-17RA/IL-17RC aux niveaux translationnel et protéique. 2. L’IL-17 induit une activation sélective des neutrophiles (surrégulation de l’IL-8), qui n’est pas atténuée par dexaméthasone et 3. l’IL-17 augmente la viabilité des neutrophiles stimulés (LPS) par une diminution de l'apoptose. Nos résultats indiquent que l'IL-17 active directement le neutrophile équin, et que l’augmentation de l’IL-8 (puissant chimioatractant des neutrophiles) qui en résulte n’est pas contrôlée par la dexaméthasone. L'IL-17 pourrait aussi contribuer à la persistance de neutrophiles dans les voies respiratoires chez les chevaux atteints du souffle, en diminuant l'apoptose.

Regulation of lipocalin prostaglandin-D synthase expression by interleukin-1β in human chondrocytes

L'arthrose est une maladie multifactorielle complexe. Parmi les facteurs impliqués dans sa pathogénie, les certains prostaglandines exercent un rôle inflammatoire et d’autres un rôle protecteur. La prostaglandine D2 (PGD2) est bien connue comme une PG anti-inflammatoire, qui est régulée par l’enzyme «Lipocalin prostaglandine D-synthase». Avec l’inflammation de l'arthrose, les chondrocytes essaient de protéger le cartilage en activant certaines voies de récupération dont l'induction du gène L-PGDS. Dans cette étude, nous étudions la voie de signalisation impliquée dans la régulation de l'expression du (L-PGDS) sur les chondrocytes traités avec différents médiateurs inflammatoires. Le but de projet: Nous souhaitons étudier la régulation de la L-PGDS dans le but de concevoir des approches thérapeutiques qui peuvent activer la voie intrinsèque anti-inflammatoire. Méthode et conclusions: In vivo, l'arthrose a été suivie en fonction de l’âge chez la souris ou chirurgicalement suivant une intervention au niveau des genoux de souris. Nous avons confirmé les niveaux d’expression de L-PGDS histologiquement et par immunohistochimie. In vitro, dans les chondrocytes humains qui ont été traités avec différents médiateurs de l'inflammation, nous avons observé une augmentation de l’expression de la L-PGDS dose et temps dépendante. Nous avons montré, in vivo et in vitro que l’inflammation induit une sécrétion chondrocytaire de la L-PGDS dans le milieu extracellulaire. Enfin, nous avons observé la production de différentes isoformes de la L-PGDS en réponse à l'inflammation.

Imunoexpressão da IL-17 e RORγt em carcinomas de células escamosas de lábio e língua

Th17 cells have been strongly associated to the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases, although their influence on the carcinogenesis is still little known, there are reports of anti-tumor and protumoral actions. The objective of this study is to research the presence of Th17 lineage in lip and tongue SCC, using the analysis of the immunoexpression of IL-17 and RORγt, relating this immunoexpression with clinical and morphological findings in the attempt to better comprehend the role of these cells on the tumoral immunity of OSCCs. The results were submitted to non-parametric statistical tests with significance level of 5%. On the histomorphological analysis, it was observed the predominance of low level lesions on lip and high level lesions on tongue (p=0,024). It was not observed statistical significance between clinical stage and histological gradation of malignancy (p=0,644). For the immunohistochemical study, 5 random fields with greater immunoreactivity of the peritumoral inflammatory infiltrate were photomicrographed on the 400x magnification. It was done the count of lymphocytes which showed cytoplasmic and pericytoplasmic staining for the IL-17 cytokine as well as nuclear and cytoplasmic staining for RORγt. It was observed statistical significance difference on the quantity of immunopositive lymphocytes to IL-17 between the groups of SCC of lip and tongue (p=0,028). For the RORγt it was not observed statistical significance difference between the groups of SCC of lip and tongue (p=0,915). It was not observed statistical difference between the immunostaining of IL-17 and RORγt with histological gradation of malignancy and clinical staging. The findings of this research suggest a possible anti-tumor role of IL-17 for cases of lip. The results of the analysis of the RORγt are possibly due to the wide duality of the anti-tumor and protumoral role of the Th17 cells and their plasticity which, in the presence of different cytokines expressed on the tumor microenvironment, can alter its phenotype.

Inhibition of human neutrophil apoptosis by Paracoccidioides brasiliensis: Role of interleukin-8

Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic mycosis caused by Paracoccidiodes brasiliensis that presents a wide spectrum of clinical manifestations. Because of the great number of neutrophils polymorphonuclear neutrophils (PMN) found in the P. brasiliensis granuloma, studies have been done to evaluate the role of these cells during the development of the infection. This fungus is found intracellularly in PMN and monocytes/macrophages, suggesting that it is capable of evading damage and surviving inside these cells. Thus, in the present study, we investigated whether P. brasiliensis can prolong the lifetime of PMN, and if this process would be related with IL-8 levels. PMN apoptosis and intracellular levels of IL-8 were analysed by flow cytometry and culture supernatants IL-8 levels were evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay. We found that coincubation with P. brasiliensis yeast cells results in an inhibition of PMN apoptosis, which was associated with increase in IL-8 production by these cells. Cocultures treatment with monoclonal antibody anti-IL-8 reversed the inhibitory effect of P. brasiliensis on PMN apoptosis, besides to increase spontaneous apoptosis of these cells. These data show that, in contrast to other microbial pathogens that drive phagocytes into apoptosis to escape killing, P. brasiliensis can extend the lifetime of normal human PMN by inducing autocrine IL-8 production. © 2008 The Authors.

Persistent inflammation in the CNS during chronic EAE despite local absence of IL-17 production

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is an artificially induced demyelination of the central nervous system (CNS) that resembles multiple sclerosis in its clinical, histopathological, and immunological features. Activated Th1 and Th17 cells are thought to be the main immunological players during EAE development. This study was designed to evaluate peripheral and local contribution of IL-17 to acute and chronic EAE stages. C57BL/6 mice were immunized with MOG plus complete Freund's adjuvant followed by pertussis toxin. Mice presented an initial acute phase characterized by accentuated weight loss and high clinical score, followed by a partial recovery when the animals reached normal body weight and smaller clinical scores. Spleen cells stimulated with MOG produced significantly higher levels of IFN-γ during the acute period whereas similar IL-17 levels were produced during both disease stages. CNS-infiltrating cells stimulated with MOG produced similar amounts of IFN-γ but, IL-17 was produced only at the acute phase of EAE. The percentage of Foxp3+ Treg cells, at the spleen and CNS, was elevated during both phases. The degree of inflammation was similar at both disease stages. Partial clinical recovery observed during chronic EAE was associated with no IL-17 production and presence of Foxp3+ Treg cells in the CNS. © 2013 Sofia Fernanda Gonçalves Zorzella-Pezavento et al.

Apical periodontitis and periodontal disease increase serum IL-17 levels in normoglycemic and diabetic rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

C-C chemokine receptor 6-regulated entry of TH-17 cells into the CNS through the choroid plexus is required for the initiation of EAE

Interleukin 17-producing T helper cells (T(H)-17 cells) are important in experimental autoimmune encephalomyelitis, but their route of entry into the central nervous system (CNS) and their contribution relative to that of other effector T cells remain to be determined. Here we found that mice lacking CCR6, a chemokine receptor characteristic of T(H)-17 cells, developed T(H)-17 responses but were highly resistant to the induction of experimental autoimmune encephalomyelitis. Disease susceptibility was reconstituted by transfer of wild-type T cells that entered into the CNS before disease onset and triggered massive CCR6-independent recruitment of effector T cells across activated parenchymal vessels. The CCR6 ligand CCL20 was constitutively expressed in epithelial cells of choroid plexus in mice and humans. Our results identify distinct molecular requirements and ports of lymphocyte entry into uninflamed versus inflamed CNS and suggest that the CCR6-CCL20 axis in the choroid plexus controls immune surveillance of the CNS.

L’effet de l'interleukine-17 sur la survie et la glucocorticorésistance du neutrophile équin

Les glucocorticoïdes sont les médicaments les plus efficaces pour le contrôle de l'obstruction respiratoire chez les chevaux atteints du souffle, et de l'asthme humain. Toutefois, les neutrophiles persistent dans les voies respiratoires suite à ce traitement. Nous avons précédemment rapporté que les neutrophiles sanguins humains et équins sont sensibles à l'action des glucocorticoïdes. Comme elle contribue à l'insensibilité des cellules épithéliales pulmonaires humaines aux glucocorticoïdes, nous avons émis l'hypothèse que l'IL-17 a un effet similaire sur les neutrophiles et qu’elle contribue à leur persistance dans les voies respiratoires asthmatiques. Objectifs : Évaluer 1. L’expression des deux sous-unités du récepteur de l’IL-17 (l'IL-17RA/IL-17RC) chez les neutrophiles équins hautement purifiés. 2. Si l'IL-17 active directement les neutrophiles et si cette réponse est sensible à l'action des glucocorticoïdes. 3. L'effet de l'IL-17 sur la viabilité et l'apoptose des neutrophiles. Résultats: 1. Les neutrophiles expriment l’IL-17RA/IL-17RC aux niveaux translationnel et protéique. 2. L’IL-17 induit une activation sélective des neutrophiles (surrégulation de l’IL-8), qui n’est pas atténuée par dexaméthasone et 3. l’IL-17 augmente la viabilité des neutrophiles stimulés (LPS) par une diminution de l'apoptose. Nos résultats indiquent que l'IL-17 active directement le neutrophile équin, et que l’augmentation de l’IL-8 (puissant chimioatractant des neutrophiles) qui en résulte n’est pas contrôlée par la dexaméthasone. L'IL-17 pourrait aussi contribuer à la persistance de neutrophiles dans les voies respiratoires chez les chevaux atteints du souffle, en diminuant l'apoptose.

Regulation of lipocalin prostaglandin-D synthase expression by interleukin-1β in human chondrocytes

L'arthrose est une maladie multifactorielle complexe. Parmi les facteurs impliqués dans sa pathogénie, les certains prostaglandines exercent un rôle inflammatoire et d’autres un rôle protecteur. La prostaglandine D2 (PGD2) est bien connue comme une PG anti-inflammatoire, qui est régulée par l’enzyme «Lipocalin prostaglandine D-synthase». Avec l’inflammation de l'arthrose, les chondrocytes essaient de protéger le cartilage en activant certaines voies de récupération dont l'induction du gène L-PGDS. Dans cette étude, nous étudions la voie de signalisation impliquée dans la régulation de l'expression du (L-PGDS) sur les chondrocytes traités avec différents médiateurs inflammatoires. Le but de projet: Nous souhaitons étudier la régulation de la L-PGDS dans le but de concevoir des approches thérapeutiques qui peuvent activer la voie intrinsèque anti-inflammatoire. Méthode et conclusions: In vivo, l'arthrose a été suivie en fonction de l’âge chez la souris ou chirurgicalement suivant une intervention au niveau des genoux de souris. Nous avons confirmé les niveaux d’expression de L-PGDS histologiquement et par immunohistochimie. In vitro, dans les chondrocytes humains qui ont été traités avec différents médiateurs de l'inflammation, nous avons observé une augmentation de l’expression de la L-PGDS dose et temps dépendante. Nous avons montré, in vivo et in vitro que l’inflammation induit une sécrétion chondrocytaire de la L-PGDS dans le milieu extracellulaire. Enfin, nous avons observé la production de différentes isoformes de la L-PGDS en réponse à l'inflammation.